嵌入式底层软件开发

    最后更新:2022-09-02 手机定位技术交流文章

    《嵌入式底层软件开发》是2011年6月1日北京航空航天大学出版社出版的图书,作者是杨铸、唐攀。本书适合硬件工程师、软件工程师、嵌入式软件的从业人员、教授嵌入式软件开发课程的老师、意欲从事嵌入式软件开发工作的大学生阅读。
    基本信息

        书名

        嵌入式底层软件开发

        作者

        杨铸、唐攀

        ISBN

        9787512403826

        类别

        软件开发

        页数

        672页

        出版社

        北京航空航天大学出版社

        出版时间

        2011年6月1日

        装帧

        平装

        开本

        16

        丛书名

        博客藏经阁丛书

        正文语种

        简体中文

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    1内容简介
    2编辑推荐
        
    3作者简介
    4目录
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    内容简介

    《深入浅出:嵌入式底层软件开发》内容简介:第1篇(第1~3章)以ARM CPU及其汇编语言为背景,深入浅出地讲解软件是如何控制硬件的。第2篇(第4~7章)以S3C2440开发板为硬件,讲解制作嵌入式Linux系统的完整过程,具有很强的实用性和可操作性。第3篇(第8~11章)以尽可能通俗的方式讲解Linux设备驱动中涉及的复杂理论,在此基础上,以驱动程序的2个接口(向下与硬件接口、向上与内核子系统接口)为突破口,由浅入深地编写和剖析了嵌入式真实典型硬件(LED灯、按键、网卡、LCD、触摸屏)的驱动程序。所有的驱动程序均能在实际硬件上正常运行,帮助读者揭开Linux驱动的神秘面纱。第12章以实战的方式,深入浅出地剖析了嵌入式Linux系统中最重要的2类驱动(LCD和触摸屏)的代码实现。并简介了块设备驱动和usb设备驱动。
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    编辑推荐

    《深入浅出:嵌入式底层软件开发》包含ARM裸机程序开发、嵌入式Linux系统建构、Linux驱动程序开发三部分。

    《深入浅出:嵌入式底层软件开发》从软硬件的分界面开始,循序渐进,逐一详细讲解嵌入式底层软件开发的各个技术要点,技术体系全面;既有一定的理论,但更加强调实战性;深入浅出,能让读者以最少的时间成本代价获得嵌入式底层软件开发的技术精髓。

    如果您是一位硬件工程师,想在最短的时间内学习软件控制硬件的原理,并编写软件来直接控制硬件,那么本书是为您准备的,请阅读本书的第一篇。

    如果您是一位应用软件工程师,很好奇到底是谁帮助你的应用软件去操控底层的硬件完成各种各样有意思的工作,那么请阅读本书的第一篇和第三篇。

    如果您是一位嵌入式软件的从业人员,那么相信通过阅读本书,您能以最少的时间成本,了解到嵌入式底层软件开发的技术精髓,回答你为了赶项目工期而不得不囫囵吞枣的技术问题。

    如果您是一位教授嵌入式软件开发课程的老师,相信本书能有助于您更加深入浅出地讲好您的课程,因为本书的所有内容和实验都经过了数百名学员的亲手操作和认可。

    如果您是一位即将走出校门,意欲从事嵌入式软件开发工作的大学生,当本书能助您一臂之力,快速掌握实际开发工作中所需的实战技能,使您顺利适应新的工作岗位的话,我将感到无比的自豪。

    如果您是一位在校学生并和学生时代的我有相同冲动的话,那么请通读本书吧!
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    作者简介

    杨铸教育背景:电子科技大学通信与信息工程工学硕士;北京邮电大学工学学士 学位,专业为计算机软件。重大经历:作为主要组织人员,组织完成了中国移动四川分公司最早的短信系统平台的建设;早期专注于Microsoft的OS和Database的技术研究与职业培训,是微软在中国的早期MCT之一,MCP号1694198;参与完成国家863计划项目--信息安全产品演示和验证平台的子课题并与合作公司完成产品化开发-内部网络监管系统;中后期专注于嵌入式软件开发的研究与职业培训,精于ARM体系结构与嵌入式Linux。
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    目录

    1 第1章 ARM汇编编程基础 9

    1.1 ARM CPU寄存器 9

    1.1.1 普通寄存器R0 – R15 10

    1.1.2 状态寄存器CPSR与SPSR 11

    1.1.3 流水线对PC值的影响 13

    1.2 基本寻址方式与基本指令 15

    1.2.1 最常见寻址方式精解 15

    1.2.2 最常见指令精解 16

    1.3 ARM汇编伪操作 18

    1.3.1 汇编伪操作在汇编程序中的使用范例 18

    1.3.2 最常见汇编伪操作精解 19

    1.3.3 汇编伪操作列表 21

    1.4 ADS开发环境的使用 23

    1.4.1 在ADS中进行裸机程序的编辑、编译、运行 24

    1.4.2 在AXD中进行裸机程序调试的方法与步骤 32

    1.5 RealView MDK开发环境的使用 40

    1.5.1 在MDK开发环境下编写裸机程序 40

    1.5.2 MDK调试裸机程序的方法与步骤 55

    1.6 其他常见寻址模式与常见指令 58

    1.6.1 其他常见寻址模式(基址寻址、多寄存器寻址、堆栈寻址、寄存器移位寻址、相对寻址) 58

    1.6.2 其他常见指令(访存指令、数据处理指令、乘法指令) 62

    2 第2章 ARM编程进阶 65

    2.1 ARM汇编伪指令 65

    2.1.1 精解ldr伪指令 65

    2.1.2 精解adr 67

    2.1.3 精解adrl伪指令 68

    2.1.4 nop伪指令 69

    2.2 ATPCS与混合编程 70

    2.2.1 ATPCS规则精解 70

    2.2.2 精解C和ARM汇编程序间的相互调用 74

    2.3 裸机硬件的控制方法与例程 76

    2.3.1 建立真实硬件的开发和调试环境 77

    2.3.2 软件控制(驱动)硬件的编程原理 90

    2.3.3 裸机硬件控制程序实例 91

    2.3.4 启动例程 96

    2.4 看门狗定时器(Watchdog) 102

    2.4.1 看门狗定时器的用途 103

    2.4.2 看门狗工作原理 104

    2.4.3 看门狗实验 106

    2.5 系统时钟 107

    2.5.1 系统工作时钟频率 107

    2.5.2 时钟驱动实验 112

    2.6 SDRAM内存 116

    2.6.1 S3C2440存储器地址段(Bank) 117

    2.6.2 SDRAM内存工作原理 119

    2.6.3 SDRAM的读操作 123

    2.6.4 SDRAM预充电操作 124

    2.6.5 SDRAM突发操作 124

    2.6.6 SDRAM写操作 125

    2.6.7 SDRAM的刷新 126

    2.6.8 内存驱动实验 130

    2.7 UART串口 134

    2.7.1 异步通信和同步通信 135

    2.7.2 数据的串行和并行通信方式 135

    2.7.3 数据通信传输模式 136

    2.7.4 S3C2440 UART控制器 137

    2.7.5 S3C2440 UART串口工作原理 138

    2.7.6 UART串口驱动实验 147

    3 第3章 ARM体系结构 151

    3.1 ARM处理器工作模式 151

    3.1.1 ARM处理器不同模式下寄存器 152

    3.1.2 ARM处理器模式切换(含MRS,MSR指令) 153

    3.2 ARM处理器异常处理 155

    3.2.1 异常分类 155

    3.2.2 异常发生的硬件操作 156

    3.2.3 异常返回地址 157

    3.2.4 异常向量表 158

    3.2.5 异常处理的返回 160

    3.3 S3C2440系统中断 161

    3.3.1 中断的产生-中断源 162

    3.3.2 中断优先级 164

    3.3.3 中断控制相关寄存器 166

    3.3.4 系统中断流程 169

    3.3.5 按键控制LED灯实验 171

    3.4 semihosting与硬件重定向 179

    3.4.1 semihosting半主机调试 179

    3.4.2 硬件重定向 184

    3.5 系统调用与软件中断SWI的实现 190

    3.5.1 系统调用 190

    3.5.2 软件中断 191

    3.5.3 软中断处理 192

    3.5.4 led系统调用实验 193

    3.6 进程切换的实现 199

    3.6.1 进程 199

    3.6.2 进程控制块PCB 200

    3.6.3 进程创建 201

    3.6.4 进程队列 201

    3.6.5 进程调度(schedule) 202

    3.6.6 上下文切换 205

    3.7 MMU与内存保护的实现 208

    3.7.1 存储管理单元MMU 209

    3.7.2 Cache 221

    3.7.3 CP15协处理器 223

    3.8 实战:小型多任务操作系统miniOS的实现 227

    3.8.1 miniOS代码分析 227

    3.8.2 miniOS应用程序接口 261

    3.8.3 miniOS应用程序系统调用接口 262

    4 第4章 嵌入式Linux软件开发环境搭建 265

    4.1 体验嵌入式linux系统 265

    4.2 Linux操作系统安装 266

    4.2.1 在Window上安装虚拟机 266

    4.2.2 在虚拟机上安装Linux操作系统ubuntu9.10 277

    4.3 在ubuntu9.10中安装基本的开发环境 280

    4.4 ubuntu9.10上网络服务的安装与配置 281

    4.4.1 设置vmware网络 282

    4.4.2 安装、配置和使用ftp服务 286

    4.4.3 安装、配置nfs服务 286

    5 第5章 建构bootloader 287

    5.1 准备工作 287

    5.1.1 嵌入式Linux系统概述 287

    5.1.2 构建交叉编译工具链 288

    5.1.3 bootloader概述 289

    5.2 深入剖析U-boot代码 293

    5.2.1 安装和使用源代码阅读工具Source Insight 293

    5.2.2 u-boot的编译初步 295

    5.2.3 分析u-boot的第1阶段代码(cpu/arm920t/start.S) 297

    5.2.4 分析u-boot的第2阶段代码 301

    5.2.5 继续移植、编译u-boot 303

    5.2.6 u-boot常用命令使用简介 307

    5.2.7 u-boot命令实现框架的分析 310

    5.2.8 u-boot引导Linux操作系统的过程分析 315

    5.2.9 让u-boot支持从usb slave接口获得数据 320

    6 第6章 建构嵌入式Linux内核 322

    6.1 Linux内核简介 322

    6.1.1 Linux内核版本历史 322

    6.1.2 内核源码目录结构 322

    6.1.3 Linux内核构造系统简介 323

    6.2 移植、裁减及配置Linux内核到s3c2440开发板 324

    6.2.1 体验Linux内核配置、编译与使用 324

    6.2.2 为S3C2440移植内核 327

    6.2.3 配置并裁减内核 328

    6.2.4 运行内核并验证内核被配置的功能 331

    6.3 内核Kconfig与Makefile文件分析 333

    6.3.1 内核构造系统简介 333

    6.3.2 Kconfig文件精解 333

    6.3.3 .config文件说明 335

    6.3.4 Makefile文件精解 335

    6.3.5 实战:修改Kconfig和Makefile,完成向内核中添加新的功能组件--网卡、声卡、LCD、触摸屏驱动 336

    7 第7章 建构嵌入式Linux文件系统 345

    7.1 嵌入式Linux文件系统简介 345

    7.1.1 嵌入式文件系统概述 345

    7.1.2 MTD设备与Flash文件系统简介 346

    7.1.3 嵌入式Linux系统中的tmpfs文件系统 347

    7.2 详解制作根文件系统 349

    7.2.1 FHS标准介绍 349

    7.2.2 编译/安装busybox,生成/bin、/sbin、/usr/bin、/usr/sbin目录 350

    7.2.3 利用交叉编译工具链,构建/lib目录 351

    7.2.4 手工构建/etc目录 353

    7.2.5 手工构建最简化的/dev目录 354

    7.2.6 使用启动脚本完成/proc、/sys、/dev、/tmp、/var等目录的完整构建 355

    7.2.7 制作根文件系统的jffs2映像文件 359

    7.3 建构嵌入式Linux应用程序系统 360

    7.3.1 辅助处理工具的移植 360

    7.3.2 mp3播放器 madplay的移植 363

    7.3.3 主要网络服务器的移植与使用 366

    7.3.4 数据库程序的移植与使用 371

    7.4 建构GUI系统 374

    7.4.1 移植tslib库 374

    7.4.2 移植qtopia 375

    8 第8章 Linux驱动程序开发基础 378

    8.1 Linux设备驱动程序简介 378

    8.1.1 设备驱动分类和内核模块 379

    8.1.2 设备文件和设备驱动 380

    8.1.3 内核模块的编译和使用 381

    8.2 字符设备驱动基本编程 388

    8.2.1 字符设备驱动体验 388

    8.2.2 实现字符设备驱动的工作 388

    8.3 驱动程序中的并发控制方法 401

    8.3.1 并发控制原理简介 401

    8.3.2 信号量的编程实战 402

    8.3.3 自旋锁的编程实战 404

    8.3.4 Linux内核提供的其他并发控制方法 408

    8.4 驱动程序中的阻塞与非阻塞编程 409

    8.4.1 体验阻塞I/O 409

    8.4.2 如何在驱动程序中实现阻塞I/O 411

    8.4.3 体验非阻塞I/O 413

    8.4.4 如何在驱动程序中实现非阻塞I/O 415

    8.5 字符设备驱动程序对一些高级特性的实现 416

    8.5.1 non-seekable的实现 416

    8.5.2 select的实现 417

    9 第9章 Linux字符设备驱动开发实战 422

    9.1 IO内存与硬件通信 422

    9.1.1 驱动中的内存分配 422

    9.1.2 使用 I/O 端口地址空间与硬件进行通信的内核API介绍 423

    9.1.3 使用 I/O 内存地址空间与硬件进行通信的内核API介绍 424

    9.1.4 通过I/O内存驱动硬件的实战--LED灯驱动 425

    9.1.5 驱动程序对ioctl的规范实现 433

    9.2 内核misc设备架构分析 435

    9.2.1 定义全局变量 435

    9.2.2 注册主设备号为10的misc设备 436

    9.2.3 导出内核API -- misc_register函数 437

    9.2.4 实施乾坤大挪移的misc设备open函数 438

    9.2.5 导出内核API -- misc_deregister函数 440

    9.3 watchdog驱动 441

    9.3.1 相关概念 441

    9.3.2 Watchdog硬件结构分析 443

    9.3.3 Watchdog驱动的初始化和卸载 443

    9.3.4 探测函数watchdog_probe的实现 444

    9.3.5 实现misc设备中对设备文件的操作 447

    9.3.6 Watchdog平台驱动的设备移除、挂起和恢复接口函数的实现 450

    9.3.7 测试watchdog驱动 451

    9.4 内核编码规范与风格 452

    9.4.1 缩进、长行、{}与空格的放 453

    9.4.2 变量和函数 453

    9.4.3 注释.macros和enums 454

    9.4.4 快乐使用内核提供的实现常用功能的宏 455

    10 第10章 Linux驱动中的中断编程 456

    10.1 驱动程序调测方法与技巧 456

    10.1.1 利用printk 456

    10.1.2 详解OOP消息 457

    10.1.3 利用strace 461

    10.1.4 利用内核内置的hacking选项 462

    10.1.5 其他调测方法简介 465

    10.2 驱动程序中的中断处理 466

    10.2.1 中断简述 466

    10.2.2 驱动程序中进行中断处理涉及到的最基本的内核API 466

    10.2.3 驱动程序进行中断处理的实例代码分析 467

    10.2.4 其他关于中断的内核API 469

    10.3 内核时间与内核定时器 470

    10.3.1 内核中如何记录时间 470

    10.3.2 内核定时器API 471

    10.3.3 内核定时器与内核时间的应用案例--按键消抖 471

    10.3.4 如何在内核中实现延时 474

    10.4 中断顶半部与底半部 474

    10.4.1 区分和使用中断顶半部与底半部的原因 474

    10.4.2 tasklet机制与编程实例 475

    10.4.3 workqueue机制与编程实例 478

    10.4.4 tasklet与workqueue的区别和不同应用环境总结 485

    10.5 Linux中断处理系统的架构与共享中断 486

    10.5.1 裸机程序中的中断编程与有操作系统下的中断编程的区别 486

    10.5.2 Linux中断处理系统的架构 487

    10.5.3 关于共享中断的说明 487

    10.5.4 共享中断实例 487

    11 第11章 Linux网络设备驱动开发实战 489

    11.1 网络设备驱动基础 489

    11.1.1 体验网卡驱动 489

    11.1.2 网卡驱动的基本知识--2个结构体和5个函数 489

    11.1.3 虚拟网卡snull驱动代码分析 494

    11.1.4 网卡驱动的编写主要内容总结 499

    11.2 网络设备驱动实例--cs8900 499

    11.2.1 虚拟网卡驱动与真实网卡驱动的主要区别 499

    11.2.2 真实网卡驱动的整体框架分析 500

    11.2.3 驱动中关于cs8900硬件操作的探讨 507

    12 第12章 其他重要设备驱动开发实战 519

    12.1 块设备驱动初步(以ramdisk为例) 519

    12.1.1 体验块设备驱动 519

    12.1.2 块设备驱动框架介绍 519

    12.1.3 块设备的简单读写实现代码分析 522

    12.1.4 块设备的高效读写实现代码分析 523

    12.1.5 块设备的其他操作接口fops 526

    12.2 LCD驱动 528

    12.2.1 LCD裸机驱动 528

    12.2.2 帧缓冲(FrameBuffer)设备驱动框架结构 536

    12.2.3 LCD驱动实例代码 542

    12.2.4 LCD驱动代码的主干结构的总结 555

    12.2.5 测试LCD驱动程序 556

    12.3 触摸屏驱动 556

    12.3.1 触摸屏裸机驱动 556

    12.3.2 Linux输入子系统 561

    12.3.3 Linux下触摸屏驱动的实现步骤 564

    12.3.4 测试触摸屏驱动程序 572

    12.4 USB驱动初步 572

    12.4.1 Linux下4种USB驱动简介与功能体验 572

    12.4.2 USB接口与规范 574

    12.4.3 USB设备驱动基本知识 575

    12.4.4 USB设备驱动实例 578

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